页岩气层多参数定量评价范文

《录井工程杂志》2015年第一期

1多参数定量类比评价方法

进行页岩气多参数定量类比评价的关键是：首先选择同一地区或不同地区已有试油气结论的典型页岩气层作为参照层，而后将确定为符合页岩气特征的地层与参照层进行参数的对比，以此为基础，通过系列参数运算与相关参数的交会分析，分别求得类比评价指数和相关系数的平方，进而应用类比评价指数与相关系数的平方评价页岩气层。解释评价流程如图1所示。

1.1评价参数同一地区主要以能反映页岩气层特征的录井、测井获得的总有机碳含量（Cto）、孔隙度（）、全烃（Tg）或甲烷含量（C1）、总含气量（Gt）、含气饱和度（Sg）、脆性矿物含量（Bt）、页岩层厚度（H）7个参数为基础，不同地区应适当增加钻时（t）和地层压力梯度（Gp）两项参数，进行待评价层与参照层的对比与相关分析，分别求得类比评价指数和相关系数平方。页岩气层与常规储集层评价的主要不同之处是增加了总含气量和脆性矿物含量两项参数。页岩总含气量通常指页岩游离气含量与吸附气含量之和，其大小直接影响页岩气井产能、累计产量和气井寿命，是页岩气勘探选区和储集层评价的一项重要指标。页岩总含气量（Gt）为地层条件下每吨岩石中所含天然气折算到地面标准温度（25℃）和压力（0．1013MPa）条件下的天然气总量，包括甲烷和其他烃类与非烃类气体，计量单位通常为m3／t。页岩总含气量与游离气和吸附气含量的关系式及其相关计算公式如下。脆性矿物含量增加有利于后期页岩气层改造，富含石英或者碳酸盐岩等脆性物质的有利于在外力作用下形成天然裂缝和复杂网络裂缝，因此反映矿物脆性物质的含量，即脆性矿物含量，可作为页岩气评价的一项重要指标。

1.1.1类比评价指数（1）计算类比评价值类比评价值为待评价层参数与参照层对应参数的比值。同一地区，在确定具有典型页岩气层地质特征的参照层之后，可选取该参照层的7个评价参数与该地区的待评价层进行对比；而在某一地区的待评价井属于先导探井而无合适的参照层可选的情况下，可选择不同地区的具有相同地质特征的典型页岩气层作为参照层，进行层间相应对比，除进行7个评价参数对比外，还需增加钻时和地层压力梯度两项参数的对比。以同一地区待评价层与参照层参数对比为例，基础评价7个参数分别为总有机碳含量、孔隙度、全烃含量、总含气量、含气饱和度、脆性矿物含量和页岩厚度，根据对应的基础评价参数可分别求取其类比评价值。若将待评价层的参数归为第2类、参照层为第1类、某项参数的类比评价值用I表示。针对同一地区，分别以上述参照层和待评价层的7个基础参数（不同地区增加钻时和地层压力梯度参数）为横坐标、其值大小为纵坐标，为了便于比较，可分别将数据偏小的、Cto、Tg、Gt参数放大10倍（图2）。据此，通过目测观察对比可看出两层的相似性及差异性，初步直观定性评价待评价层的含气性。（2）计算类比评价指数类比评价指数（Ia）选用几何平均数表示（即n个变量值连乘积的n次方根），适用于计量单位不统一的各类值的平均值。选用7个参数变量时n＝7（适用于同一地区），不同地区则为9个参数。

1.1.2相关系数的平方以参照层7个解释参数值为横轴，待评价层解释参数值为纵轴，均选用线性刻度，绘制多参数相关性判别图板（图3），通过线性回归分析，得出线性相关方程及相关系数的平方（r2）。

1.2页岩气层解释评价

1.2.1参照层与待评价层选择（1）同一地区参照层与待评价层选择对于四川盆地建南地区页岩气层评价而言，参照井选为该盆地石柱复向斜建南构造页岩气标准井J11井，该井区是中石化首个实现页岩气商业开发的区块，将该井经试气证实具有页岩气工业产能的侏罗系东岳庙段作为参照层，待评价层选择该区经试气证实的页岩气层分别为2口井各2层气层和1口井3层含气层。对于四川盆地涪陵地区页岩气层评价而言，参照井选择该盆地涪陵页岩气田焦石坝构造JY1井，该井在涪陵页岩气田焦石坝区块的页岩气勘探获重大突破，将该井经试气证实具有页岩气高产工业价值的志留系龙马溪组－奥陶系五峰组作为参照层，待评价层选择该区经试气证实的13口井13层气层。（2）不同地区参照层与待评价层选择对于四川盆地涪陵焦石坝地区页岩气层评价而言，参照层选择建南构造J11井侏罗系东岳庙段页岩气层，待评价层选择焦石坝构造经试气证实的6口井6层气层。对于湘鄂西地区页岩气层评价而言，参照层分别选择建南地区J11井和涪陵地区JY1井页岩气层，待评价层选择湘鄂西地区经试气证实的志留系龙马溪组－奥陶系五峰组的2口井各2层含气层。

1.2.2建立图板通过对上述24口井30层试气结论分别为气层和含气层的类比评价值、评价指数和相关系数平方的计算与分析，形成了类比评价指数（Ia）与相关系数平方（r2）的交会图板（图4）。据此，统计分析得出的评价标准为：交会点落在Ⅰ区为气层，相关系数平方≥0．5，类比评价指数≥0．8，试气能获得工业气流；落在Ⅱ区为含气层，试气不能获得工业气流，相关系数平方＜0．5，或类比评价指数＜0．8。

2应用分析

多参数定量类比评价方法在四川盆地涪陵页岩气田及周缘地区20多口井进行了生产应用，评价结果为气层的经试气均获得了工业气流，符合率达到90％以上，解释精度得到大幅度提高，表明该方法可以作为一种有效的页岩气层录井、测井多参数定量评价方法。

2.1焦石坝区块JY2井JY2井是中扬子地区四川盆地涪陵页岩气田焦石坝地区页岩气预探井。该井导眼井井段志留系龙马溪组下部－奥陶系五峰组2477．0～2575．0m井段，厚98．0m，岩性主要为页岩、碳质页岩，全烃由基值0．10％上升到4．30％，该井段总有机碳含量平均2．23％。依据气测显示、钻时和测井自然伽马、密度曲线等将该层划分为页岩气层。选择该区具有代表性且经试气证实的JY1井志留系龙马溪组下部－奥陶系五峰组2326．0～2415．0m井段为参照层，该井为侧钻水平井，水平段长1008m，分15段压裂试气，产天然气21．3×104m3／d。解释参数分别为孔隙度5．2％、总有机碳含量2．52％、全烃2．03％、总含气量2．99m3／t、含气饱和度80．0％、脆性矿物含量60．0％、页岩厚度89．0m。待评价JY2井该页岩异常显示井段解释参数分别为孔隙度5．7％、总有机碳含量2．23％、全烃4．30％、总含气量2．99m3／t、含气饱和度82．0％、脆性矿物含量60．0％、页岩厚度98．0m。以JY1井2326．0～2415．0m井段为参照层、JY2井2477．0～2575．0m井段为待评价层，分别根据两层的基础参数作多参数类比评价直方图（图5）。可以看出，待评价层孔隙度、全烃、含气饱和度、厚度与参照层相比略高，而总有机碳含量与参照层相比略低，脆性矿物含量、总含气量与参照层数据一致。据此，初步认为待评价层为气层的可能性较大。根据类比评价值计算方法，首先计算该评价层与参照层对比的类比评价值；然后依据类比评价指数计算公式，得出该值（Ia）为1．13；最后将评价层与参照层的各基础分析参数值分别对应点绘到交会（图6）中进行相关性分析，得出相关系数平方（r2）为0．90。据此，再分别将类比评价指数和相关系数平方分别点绘到定量类比指数与相关系数平方的交会图板（图4）上，该解释点落在气层区Ⅰ区，解释为气层。针对该井段的中下部2550．0～2568．0m井段进行了水平井侧钻，水平段长1500．0m，分20段压裂试气，产天然气35．0×104m3／d，解释结论与试气结果相符。

2.2湘鄂西区块利川复向斜LY1井LY1井是中扬子湘鄂西褶皱带利川复向斜的页岩气预探井，在志留系龙马溪组－五峰组2782．0～2822．5m井段，厚40．5m，岩性主要为页岩、泥岩，全烃由基值0．01％上升到0．10％，该井段总有机碳含量平均2．70％。依据气测显示、总有机碳含量和测井自然伽马、密度曲线等将该层划分为页岩气层。同样选择上述JY1井为参照层，虽然JY1井和LY1井不属同一地区，但两井页岩气层具有相似的地质特征，在此条件下未考虑增加钻时和地层压力梯度基础参数进行类比。参照层解释参数分别为孔隙度5．2％、总有机碳含量2．52％、全烃2．03％、总含气量2．99m3／t、含气饱和度80．0％、脆性矿物含量60．0％、页岩厚度89．0m。待评价井LY1井该页岩异常显示井段解释参数分别为：孔隙度3．00％、总有机碳含量2．70％、全烃0．08％、总含气量0．50m3／t、含气饱和度10．0％、脆性矿物含量60．0％、页岩厚度40．5m。以JY1井2326．0～2415．0m井段为参照层、LY1井2782．0～2822．5m井段为待评价层，分别根据两层基础参数作多参数类比评价直方图（图7）。可以看出，待评价层总有机碳含量稍高于参照层，脆性矿物含量与参照层几乎相等，其余解释参数值均低于参照层。据此，初步认为待评价层为气层的可能性较小。根据类比评价值计算方法，首先计算该评价层与参照层对比的类比评价值；然后依据类比评价指数计算公式，得出该值（Ia）为0．32；最后将评价层与参照层的各基础分析参数值分别对应点绘到交会图（图8）中进行相关性分析，得出相关系数平方（r2）为0．24。据此，再分别将类比评价指数和相关系数平方绘到定量类比评价指数与相关系数平方的交会图板（图4）上，该解释点落到含气层区（Ⅱ区）解释为含气层。完井后对该井段进行大型压裂试气，结果无产能。解释结论与试气结果相符。

3结论

①针对目前页岩气录井、测井解释方法和手段相对单一，解释结果存在多解性、甚至相互矛盾的现状，本文引入了多参数定量类比评价概念。在此基础上，明确了类比评价值、评价指数与类比评价相关系数平方的求取方法。②以类比评价相关系数平方为横坐标、类比评价指数为纵坐标，通过涪陵页岩气田多口页岩气层的统计分析，结合试油气结果，建立了多参数录井、测井定量类比评价方法，为页岩气层与含气层的解释评价提供了一种全新的定量化方法。应用实践表明，该方法适用范围广、效果好，可有效解决页岩气层解释评价困难的问题。

作者：赵红燕叶应贵石元会陈曦单位：中石化江汉石油工程有限公司测录井公司